第二章__螺旋桨的几何形体及制造工艺VIP免费

234第二章螺旋桨几何形体与制造工艺螺旋桨是目前应用最为广泛的一种推进器，因而也就成为“船舶推进”课程研究的主要对象。要研究螺旋桨的水动力特性，首先必须对螺旋桨的几何特性有所认识和了解。§2-1螺旋桨的外形和名称一、螺旋桨各部分名称螺旋桨俗称车叶，其常见外观如图2-1所示。螺旋桨通常装于船的尾部(但也有一些特殊船在首尾部都装有螺旋桨，如港口工作船及渡轮等)，在船尾部中线处只装一只螺旋桨的船称为单螺旋桨船，左右各一者称为双螺旋桨船，也有三桨、四桨乃至五桨者。螺旋桨通常由桨叶和桨毂构成(图2-2)。螺旋桨与尾轴联接部分称为桨毂，桨毂是一个截头的锥形体。为了减小水阻力，在桨毂后端加一整流罩，与桨毂形成一光顺流线形体，称为毂帽。图2-1εx叶面参考线侧投影轮廓桨叶叶根dlk桨毂Ot0DK转向梢圆螺旋桨直径ODr(b)Z导边叶背随边叶面叶根毂帽叶梢（端）xZy(a)ε图2-2235桨叶固定在桨毂上。普通螺旋桨常为三叶或四叶，二叶螺旋桨仅用于机帆船或小艇上，近来有些船舶(如大吨位大功率的油船)，为避免振动而采用五叶或五叶以上的螺旋桨。由船尾后面向前看时所见到的螺旋桨桨叶的一面称为叶面，另一面称为叶背。桨叶与毂联接处称为叶根，桨叶的外端称为叶梢。螺旋桨正车旋转时桨叶边缘在前面者称为导边，另一边称为随边。螺旋桨旋转时(设无前后运动)叶梢的圆形轨迹称为梢圆。梢圆的直径称为螺旋桨直径，以D表示。梢圆的面积称为螺旋桨的盘面积，以A0表示：A0=4π2D(2-1)当螺旋桨正车旋转时，由船后向前看去所见到的旋转方向为顺时针者称为右旋桨。反之，则为左旋桨。装于船尾两侧之螺旋桨，在正车旋转时其上部向船的中线方向转动者称为内旋桨。反之，则为外旋桨。二、螺旋面及螺旋线桨叶的叶面通常是螺旋面的一部分。为了清楚地了解螺旋桨的几何特征，有必要讨论一下螺旋面的形成及其特点。设线段ab与轴线oo1成固定角度，并使ab以等角速度绕轴oo1旋转的同时以等线速度沿oo1向上移动，则ab线在空间所描绘的曲面即为等螺距螺旋面，如图2-3所示。线段ab称为母线，母线绕行一周在轴向前进的距离称为螺距，以P表示。根据母线的形状及与轴线间夹角的变化可以得到不同形式的螺旋面。若母线为一直线且垂直于轴线，则所形成的螺旋面为正螺旋面如图2-4(a)所示。若母线为一直线但不垂直于轴线，则形成斜螺旋面，如图2-4(b)所示。当母线为曲线时，则形成扭曲的螺旋面如图2-4(c)及图2-4(d)所示。母线上任一固定点在运动过程中所形成的轨迹为一螺旋线。任一共轴之圆柱面与螺旋面相交的交线也为螺旋线，图2-5(a)表示半径为R的圆柱面与螺旋面相交所得的螺旋线BB1B2。如将此圆柱面展成平面，则此圆柱面即成一底长为2πR高为P的矩形，而螺旋线变为斜线(矩形的对角线)，此斜线称为节线。三角形B'B"B２"称为螺距三角形，节线与底线间之夹角θ称为螺距角，如图2-5(b)所示。由图可知，螺距角可由下式来确定：(d)(b)(c)(a)do1oabc图2-3图2-4236tgθ=RPπ2(2-2)三、螺旋桨的几何特性1.螺旋桨的面螺距螺旋桨桨叶的叶面是螺旋面的一部分(图2-6(a))，故任何与螺旋桨共轴的圆柱面与叶面的交线为螺旋线的一段，如图2-6(b)中的B0C0段。若将螺旋线段B0C0引长环绕轴线一周，则其两端之轴向距离等于此螺旋线的螺距P。若螺旋桨的叶面为等螺距螺旋面之一部分，则P即称为螺旋桨的面螺距。面螺距P与直径D之比P/D称为螺距比。将圆柱面展成平面后即得螺距三角形如图2-6(c)所示。设上述圆柱面的半径为r，则展开后螺距三角形的底边长为2πr，节线与底线之间的夹角θ为半径r处的螺距角，并可据下式来确定：tgθ=rPπ2(2-3)螺旋桨某半径r处螺距角θ的大小，表示桨叶叶面在该处的倾斜程度。不同半径处的螺θB"B2"2πRRBAB1A1A2B2P(b)(a)B'B2B1P图2-5OB0C02πrrP(b)(c)B0C0RC0(a)P/4B0图2-6237距角是不等的，r愈小则螺距角θ愈大。图2-7(a)表示三个不同半径的共轴圆柱面与等螺距螺旋桨桨叶相交的情形，其展开后的螺距三角形如图2-7(b)所示。显然，r1＜r2＜r3而θ1＞θ2＞θ3。若螺旋桨叶面各半径处的面螺距不等，则称为变螺距螺旋桨，其不同半径处螺旋线的展开如图2-8所示。对此类螺旋桨常取半径为0.7R或0.75R(R为...